實(shí)用溫度控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

實(shí)用溫度控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)編號(hào)：審定成績(jī)：重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕設(shè)計(jì)〔論文〕題目： 單位〔系別〕： 通信工程系 學(xué)生姓名： 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 辯論組負(fù)責(zé)人： 填表時(shí)間：年月重慶郵電大學(xué)教務(wù)處制

3月16日至4月15日：研究?jī)?nèi)容實(shí)踐、實(shí)例研究，關(guān)鍵問(wèn)題研究；4月16日至5月23日：提綱研究，論文的撰寫，定稿；5月24日至6月初：準(zhǔn)備辯論。 主要參考文獻(xiàn) [1]辜小兵．韓光勇．單片機(jī)與根底應(yīng)用重慶大學(xué)出版社單片機(jī)應(yīng)用M]．重慶大學(xué)出版社．2004．[3]何立民．單片機(jī)高級(jí)教程:應(yīng)用與設(shè)計(jì)第2版[M]．北京航天航空大學(xué)出版社．2007．[4]陳躍東．DS18B20集成溫度傳感器原理與應(yīng)用[J]．2002．[5]周月霞．DS18B20硬件連接及軟件編程[J]．傳感器世界．2001.12． 指導(dǎo)教師簽字：2021年1月5日教研室主任簽字：2021年1月6日 備注：此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并于畢業(yè)設(shè)計(jì)論文開(kāi)始前下達(dá)給學(xué)生。摘要溫度是日常生活中無(wú)時(shí)不在的物理量，溫度的控制在各個(gè)領(lǐng)域都有積極的意義。很多行業(yè)中都有大量的用電加熱設(shè)備，如用于熱處理的加熱爐，用于融化金屬的坩鍋電阻爐及各種不同用途的溫度箱等，采用單片機(jī)對(duì)它們進(jìn)行控制，不僅具有方便、簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，而且還可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，智能化溫度控制技術(shù)正被廣泛地采用。本溫度設(shè)計(jì)采用現(xiàn)在流行的AT89S51單片機(jī)，配以DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該溫度傳感器可自行設(shè)置溫度上下限。單片機(jī)將檢測(cè)到的溫度信號(hào)與輸入的溫度上、下限進(jìn)行比擬，由此作出判斷是否啟動(dòng)繼電器以開(kāi)啟設(shè)備。本設(shè)計(jì)還參加了常用的數(shù)碼管顯示及狀態(tài)燈顯示燈常用電路，使得整個(gè)設(shè)計(jì)更加完整，更加靈活。它可以實(shí)時(shí)的顯示和設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。通過(guò)測(cè)試說(shuō)明，本設(shè)計(jì)對(duì)溫度的控制有方便、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，從而大幅提高了被控溫度的技術(shù)指標(biāo)?！娟P(guān)鍵詞】AT89S51單片機(jī)DS18B20溫度傳感器溫度控制繼電器

ABSTRACTThetemperatureisconstantlyinthedailylifeofphysicalandtemperaturecontrolsinvariousfieldshaveapositivemeaning.Alotofbusinesseshavealotofpowerheatingequipment,suchasthatusedfortheheattreatmentfurnace,formeltingmetalcrucibleresistanceheatersandthevarioususesoftemperaturebins,SCMusingtheirrighttocontrolnotonlyeasytocontrol,simple,suchasthecharacteristicsofflexibility,butcanalsosignificantlyincreasethetemperaturewaschargedwiththetechnicalindicators,whichcangreatlyenhancethequalityoftheproducts.Therefore,intelligenttemperaturecontroltechnologyisbeingwidelyadopted.ThetemperaturewasdesignedwiththenowpopularAT89S51SCM,andwithDS18B20digitaltemperaturesensor.Thetemperaturesensorcansetuptheirowntemperaturecollars.SCMwilldetectthatthetemperatureoftheinputsignalandtemperature,thelowercomparisonsthisjudgmentwhethertoactivatetherelaytoopentheequipment.Thedesignalsoincludescommonlyuseddigitaldisplayandcontrolstatelightscommonlyusedcircuit,makingthewholedesignmorecomplete,moreflexible.Passedthetestsshowthatthedesignofthetemperaturecontrolisconvenientandsimplecharacteristics,thusgreatlyraisingthetemperaturewaschargedwiththetechnicalindicators.【Keyword】AT89S51DS18B20temperaturesensorTemperaturecontrolRelay

目錄16第一節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 17第二節(jié)人機(jī)交互與串口通信單元設(shè)計(jì) 18一、輸入電路設(shè)計(jì) 18二、顯示電路設(shè)計(jì) 18三、串口通信電路 19第三節(jié)控制執(zhí)行單元設(shè)計(jì) 20一、鍵盤單元………………………...…..20二、溫度控制及超溫警報(bào)單元.........................................................................................22第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23第一節(jié)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路 23第二節(jié)系統(tǒng)主程序流程圖 24第三節(jié)溫度采集子程序流程圖 25第四節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖 26第五節(jié)動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖 27第六節(jié)控制執(zhí)行子程序流程圖 28結(jié)論 29參考文獻(xiàn) 30致謝 31附錄 32一、程序代碼................................................................................................................. 32二、英文文獻(xiàn)........................................................................................................................37三、英文翻譯........................................................................................................................40前言溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,如家電、汽車、材料、電力電子等,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同,在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來(lái)都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問(wèn)題。這類控制對(duì)象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用，但由于繼電器動(dòng)作頻繁,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。控制領(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的PID控制方式,但PID控制對(duì)象的模型難以建立,并且當(dāng)擾動(dòng)因素不明確時(shí),參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問(wèn)題。而采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過(guò)單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。第一章緒論第一節(jié)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、開(kāi)展歷史及意義隨著社會(huì)的開(kāi)展，科技的進(jìn)步，以及測(cè)溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)開(kāi)展的主流方向。特別是近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。針對(duì)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。溫度是科學(xué)技術(shù)中最根本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。比方，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反響的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒(méi)有適宜的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒(méi)有保障。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來(lái)越高?？梢?jiàn)，溫度的測(cè)量和控制是非常重要的。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場(chǎng)合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生。第二節(jié)溫度控制系統(tǒng)的目的本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是溫度測(cè)試控制系統(tǒng)，控制對(duì)象是溫度。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比方溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場(chǎng)所的溫度控制。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場(chǎng)所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。針對(duì)此問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實(shí)用又廉價(jià)的控制系統(tǒng)。

第三節(jié)溫度控制系統(tǒng)完成的功能本設(shè)計(jì)是對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了根本的溫度控制功能：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使溫度上升，同時(shí)綠燈亮。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，停止加溫；當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，使溫度下降，同時(shí)紅燈亮。當(dāng)溫度下降到上限溫度以下時(shí)，停止降溫。溫度在上下限溫度之間時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行。三個(gè)數(shù)碼管即時(shí)顯示溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)一位。

第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案第一節(jié)單片機(jī)的介紹一、單片機(jī)的特點(diǎn)①高集成度，體積小，高可靠性單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機(jī)程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。②控制功能強(qiáng)為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。③低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1.8V～3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。④易擴(kuò)展片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。⑤優(yōu)異的性能價(jià)格比單片機(jī)的性能極高。為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)已開(kāi)始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機(jī)的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已可到達(dá)1MB和16MB，片內(nèi)的ROM容量可達(dá)62MB，RAM容量那么可達(dá)2MB。由于單片機(jī)的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更使其價(jià)格十分低廉，其性能價(jià)格比極高[1]。二、單片機(jī)系統(tǒng)的根本組成將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口電路集成到一塊芯片上，這個(gè)芯片稱為單片機(jī)。圖2.1單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)作為一片集成了微型計(jì)算機(jī)根本部件的集成電路芯片，與通用計(jì)算機(jī)相比，自身不帶軟件，不能獨(dú)立運(yùn)行；存儲(chǔ)容量小，沒(méi)有輸入、輸出設(shè)備，不能將系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件存儲(chǔ)到自身的存儲(chǔ)器中并加以運(yùn)行，它自身沒(méi)有開(kāi)發(fā)功能。所以，必須借助開(kāi)發(fā)機(jī)來(lái)完成開(kāi)發(fā)任務(wù)，即相應(yīng)的軟、硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試以及將調(diào)試好的程序固化到自身的存儲(chǔ)器中。第二節(jié)系統(tǒng)功能確實(shí)定和器件選取一、單片機(jī)的選擇由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場(chǎng)，成為國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。單片機(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)分支。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運(yùn)算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度不斷更新，從8位、16位迅速過(guò)渡到32位、64位，并且不斷提高運(yùn)算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運(yùn)算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛應(yīng)用；單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的本錢，廣泛應(yīng)用于家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因此，單片機(jī)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開(kāi)展，成為近代計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)展史上一個(gè)重要里程碑[2]。由于MCS系列單片機(jī)集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用存放器，這給我們利用單片機(jī)提供了極大的便利。單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，運(yùn)行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)到達(dá)最優(yōu)化，工作也相對(duì)穩(wěn)定。51的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)錢廉價(jià)，I/O，Intel公司在20世紀(jì)80年代初研制出來(lái)的MCS-51系列單片機(jī)。MCS-51單片機(jī)很快在我國(guó)得到廣泛的推廣應(yīng)用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段，并在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果[3]。以MCS-51技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機(jī)已成為許多廠家、電氣公司競(jìng)相選用的對(duì)象，并以此為基核，推出許多與MCS51有極好兼容性的CMOS單片機(jī)，同時(shí)增加了一些新的功能。這其中就包括AT89S51單片機(jī)。AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元AT89S51已經(jīng)在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。AT89S51能對(duì)內(nèi)部眾多I/O端口連接外圍設(shè)備進(jìn)行精確操控，具有強(qiáng)大的工控能力AT89S51單片機(jī)。二、顯示器的選擇顯示器選用LED。LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件，而在單片機(jī)的應(yīng)用上也是被廣泛運(yùn)用的。如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。LED數(shù)碼管顯示清晰、本錢低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。LED數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，它是由假設(shè)干個(gè)發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，常用的LED數(shù)碼管有7段和“米〞字段之分。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，通常此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。本次設(shè)計(jì)所用的LED數(shù)碼管顯示器為共陽(yáng)極。LED數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)材料不同正向壓降一般為1.5～2V，額定電流為10MA，最大電流為40MA。靜態(tài)顯示時(shí)取10MA為宜，動(dòng)態(tài)掃描顯示可加大脈沖電流，但一般不超過(guò)40MA。亦稱數(shù)字溫度傳感器是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)ATE的結(jié)晶。目前，已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器或存放器和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器MCU。1-WIRE總線、I2C總線、SMBUS總線和SPI總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過(guò)專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的根底上開(kāi)展而成的[4]。典型產(chǎn)品有DS18B20，，;它們還可以脫離微控制器單獨(dú)工作，DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，3引腳TO－92小體積封裝形式;溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125℃℃，16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，，DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線〞接口，測(cè)量溫度范圍為-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃℃。DS18B20的精度較差為±℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線〞的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更廉價(jià)，體積更小。DALLAS半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線〞接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的DS1820體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活，使您可以充分發(fā)揮“一線總線〞的長(zhǎng)處。由于DS18B20將溫度傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單、方便，與AD590相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用DS18B20。第三節(jié)溫度傳感器DS18B20的簡(jiǎn)介一、DS18B20的特點(diǎn)①獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；②多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；③無(wú)須外部器件；④可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0～5.5V；⑤零待機(jī)功耗；⑥溫度以3位數(shù)字顯示；⑦用戶可定義報(bào)警設(shè)置；⑧報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度〔溫度報(bào)警條件〕的器件；⑨負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作[5]。二、DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20采用3腳PR－35封裝，如圖2.2所示；圖2.2DS18B20封裝DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四局部組成：①64位光刻ROM。開(kāi)始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因64位閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下圖2.3DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)②非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。③高速暫存2PRAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如表2.2所示。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)，為配置存放器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)存放器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。表2.2DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)Byte0 溫度測(cè)量值LSB〔50H〕 Byte1 溫度測(cè)量值MSB〔50H〕 E2PROM Byte2 TH高溫存放器 ---- TH高溫存放器 Byte3 TL低溫存放器 ---- TL低溫存放器 Byte4 配位存放器 ---- 配位存放器 Byte5 預(yù)留〔FFH〕 Byte6 預(yù)留〔0CH〕 Byte7 預(yù)留〔IOH〕 Byte8 循環(huán)冗余碼校驗(yàn)〔CRC〕

三、DS18B20的工作原理〔一〕DS18B20的工作時(shí)序根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待15～60微秒左右后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。圖2.4初始化時(shí)序Ω上拉電阻將總線拉高，延時(shí)15～60us，并進(jìn)入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，假設(shè)為低電平，再延時(shí)480us?！?〕寫時(shí)序?qū)憰r(shí)序的具體工作方法如圖2.5所示：圖2.5寫時(shí)序?qū)憰r(shí)序包括寫0時(shí)序和寫1時(shí)序。所有寫時(shí)序至少需要60us，且在2次獨(dú)立的寫時(shí)序之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間，都是以總線拉低開(kāi)始。寫1時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí)2us，然后釋放總線，延時(shí)60us。寫0時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí)60us，然后釋放總線，延時(shí)2us。〔3〕讀時(shí)序讀時(shí)序的具體工作方法如圖2.6所示：圖2.6讀時(shí)序總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)序至少需要60us，且在2次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。每個(gè)讀時(shí)序都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線1us。主機(jī)在讀時(shí)序期間必須釋放總線，并且在時(shí)序起始后的15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。主機(jī)輸出低電平延時(shí)2us，然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí)12us，然后讀取總線當(dāng)前電平，然后延時(shí)50us?！捕矰S18B20的測(cè)溫原理DS18B20的測(cè)溫原理如所示DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列號(hào)，在出廠前已寫入片內(nèi)ROM中。主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀ROM33H命令將該DSl8B20的序列號(hào)讀出。程序可以先跳過(guò)ROM，啟動(dòng)所有DSl8B20進(jìn)行溫度變換，之后通過(guò)匹配ROM，再逐一地讀回每個(gè)DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。表2.4中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量-55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)1和溫度存放器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度存放器被預(yù)置在-55℃所對(duì)1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器10時(shí)溫度存放器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重2計(jì)數(shù)到0時(shí)，中的斜率累加器用另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20〔發(fā)復(fù)位脈沖ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。圖2.7測(cè)溫原理內(nèi)部裝置

〔三〕DS18B20的測(cè)溫流程DS18B20的測(cè)溫流程如圖2.8所示。圖2.8DS18B20測(cè)溫流程第四節(jié)人機(jī)交互與串口通信人機(jī)交互人機(jī)交互、人機(jī)互動(dòng)〔英文：HumanCComputerInteraction或HumanCMachineInteraction，簡(jiǎn)稱HCI或HMI〕，是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的交互關(guān)系的學(xué)問(wèn)。系統(tǒng)可以是各種各樣的機(jī)器，也可以是計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)和軟件。人機(jī)交互界面通常是指用戶可見(jiàn)的局部。用戶通過(guò)人機(jī)交互界面與系統(tǒng)交流，并進(jìn)行操作。小如收音機(jī)的播放按鍵，大至飛機(jī)上的儀表板、或是發(fā)電廠的控制室。人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)要包含用戶對(duì)系統(tǒng)的理解〔即心智模型〕，那是為了系統(tǒng)的可用性或者用戶友好性。操作系統(tǒng)的人機(jī)交互功能是決定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“友善性〞的一個(gè)重要因素。人機(jī)交互功能主要靠可輸入輸出的外部設(shè)備和相應(yīng)的軟件來(lái)完成?？晒┤藱C(jī)交互使用的設(shè)備主要有鍵盤顯示、鼠標(biāo)、各種模式識(shí)別設(shè)備等。與這些設(shè)備相應(yīng)的軟件就是操作系統(tǒng)提供人機(jī)交互功能的局部。人機(jī)交互局部的主要作用是控制有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和理解并執(zhí)行通過(guò)人機(jī)交互設(shè)備傳來(lái)的有關(guān)的各種命令和要求。早期的人機(jī)交互設(shè)施是鍵盤顯示器。操作員通過(guò)鍵盤打入命令，操作系統(tǒng)接到命令后立即執(zhí)行并將結(jié)果通過(guò)顯示器顯示。打入的命令可以有不同方式，但每一條命令的解釋是清楚的，唯一的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開(kāi)展，操作命令也越來(lái)越多，功能也越來(lái)越強(qiáng)。隨著模式識(shí)別，如語(yǔ)音識(shí)別、漢字識(shí)別等輸入設(shè)備的開(kāi)展，操作員和計(jì)算機(jī)在類似于自然語(yǔ)言或受限制的自然語(yǔ)言這一級(jí)上進(jìn)行交互成為可能。此外，通過(guò)圖形進(jìn)行人機(jī)交互也吸引著人們?nèi)ミM(jìn)行研究。這些人機(jī)交互可稱為智能化的人機(jī)交互。串口通信串口通信〔SerialCommunication〕，是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間，通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線、地線、控制線等，按位進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信本錢，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)??！惨弧硲?yīng)用隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)展，通信功能越來(lái)越顯得重要。這里所說(shuō)的通信是指計(jì)算機(jī)與外界的信息交換。因此，通信既包括計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間，也包括計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的信息交換。由于串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現(xiàn)成的網(wǎng)進(jìn)行信息傳送，因此，特別適合于遠(yuǎn)距離傳輸。對(duì)于那些與計(jì)算機(jī)相距不遠(yuǎn)的人-機(jī)交換設(shè)備和串行存儲(chǔ)的外部設(shè)備如終端，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。在實(shí)時(shí)控制和管理方面，采用多臺(tái)微機(jī)處理機(jī)組成分級(jí)分布控制系統(tǒng)中，各CPU之間的通信一般都是串行方式。所以串行接口是微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的接口，這里所說(shuō)的串行方式，是指外設(shè)與接口電路之間的信息傳送方式，實(shí)際上，CPU與接口之間仍按并行方式工作。

第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)第一節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖溫度控制系統(tǒng)采用AT89S51八位機(jī)作為微處理單元進(jìn)行控制。采用4X4鍵盤把設(shè)定溫度的最高值和最低值存入單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，還可以通過(guò)鍵盤完成溫度檢測(cè)功能的轉(zhuǎn)換。溫度傳感器把采集的信號(hào)與單片機(jī)里的數(shù)據(jù)相比擬來(lái)控制溫度控制器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1：圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選擇DS18B20作為本系統(tǒng)的溫度傳感器，選擇單片機(jī)AT89S51為測(cè)控系統(tǒng)的核心來(lái)完成數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、報(bào)警等功能。選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，省卻了采樣／保持電路、運(yùn)放、數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路以及進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸時(shí)的串／并轉(zhuǎn)換電路，簡(jiǎn)化了電路，縮短了系統(tǒng)的工作時(shí)間，降低了系統(tǒng)的硬件本錢。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路如下：溫度傳感器DS18B20把所測(cè)得的溫度發(fā)送到AT89S51單片機(jī)上，經(jīng)過(guò)51單片機(jī)處理，將把溫度在顯示電路上顯示，本系統(tǒng)顯示器為點(diǎn)陣字符LCD，1602液晶模塊。檢測(cè)范圍5攝氏度到60攝氏度。本系統(tǒng)除了顯示溫度以外還可以設(shè)置一個(gè)溫度值，對(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定溫度時(shí)，開(kāi)始報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)程序〔溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，風(fēng)扇開(kāi)；當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，加熱器開(kāi)〕。第二節(jié)人機(jī)交互與串口通信單元設(shè)計(jì)輸入電路設(shè)計(jì)〔一〕單片機(jī)電路單片機(jī)電路引腳圖如圖3.2所示：圖3.2單片機(jī)電路引腳圖〔二〕溫度傳感器電路溫度傳感器電路引腳圖如圖3.3所示：圖3.3溫度傳感器電路引腳圖

顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路采用了7段共陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫。顯示電路圖如圖3.4所示：圖3.4顯示電路圖串口通信電路〔一〕繼電器電路圖3.2中的P1.1引腳控制加熱器繼電器。給P1.1低電平，三極管導(dǎo)通，電磁鐵觸頭放下來(lái)開(kāi)始工作。繼電器電路如圖3.5所示：圖3.5繼電器電路圖

晶振控制電路晶振控制電路如圖3.6所示：圖3.6晶振控制電路圖〔三〕復(fù)位電路復(fù)位電路如圖3.7所示：圖3.7復(fù)位電路圖第三節(jié)控制執(zhí)行單元設(shè)計(jì)一、鍵盤單元單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路，以及專一的復(fù)位功能外，其它的按鍵或鍵盤都是以開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵開(kāi)關(guān)狀態(tài)的可靠輸入：為了去抖動(dòng)，所以采用軟件方法，它是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平那么確認(rèn)為真正鍵按下?tīng)顟B(tài)，從而消除了抖動(dòng)影響[6]。在這種行列式矩陣鍵盤非編碼鍵盤的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無(wú)按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對(duì)鍵的識(shí)別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。對(duì)照表3.1的4*4鍵盤，說(shuō)明線反轉(zhuǎn)法工作原理。首先區(qū)分鍵盤中有無(wú)鍵按下，有單片機(jī)I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個(gè)鍵被按下是通過(guò)將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，那么所按下的鍵不在此列；如果不全為1，那么所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。鍵盤的按鍵分布如表3.1所示：表3.1鍵盤的按鍵分布P2.0 0 1 2 3 P2.1 4 5 6 7 P2.2 8 9 F1 F2 P2.3 去除 開(kāi)啟 關(guān)閉 確定 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 鍵盤共有16個(gè)按鍵，用于方便設(shè)定溫度。0....9：數(shù)字按鍵，輸入數(shù)字0---9；確認(rèn)：設(shè)置確實(shí)認(rèn)，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行確認(rèn)；去除：設(shè)置的去除，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行刪除；開(kāi)啟：開(kāi)啟電源關(guān)閉：關(guān)閉電源F1：顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn)1，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍；F2：顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn)2，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍；

二、溫度控制及超溫警報(bào)單元當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過(guò)規(guī)定溫度上限時(shí)，單片機(jī)通過(guò)P1.4輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管D1，使繼電器K1開(kāi)啟降溫設(shè)備：當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度下限時(shí)，單片機(jī)通過(guò)P1.5輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管D2，使繼電器K2開(kāi)啟升溫設(shè)備。當(dāng)由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設(shè)備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導(dǎo)致在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時(shí)候，單片機(jī)通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。具體電路連接如下圖。圖3.8具體電路連接

第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第一節(jié)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速開(kāi)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過(guò)軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與S51系列單片機(jī)相對(duì)應(yīng)的51匯編語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有三種：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言是機(jī)器唯一能“懂〞的語(yǔ)言，用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序〔稱為源程序〕最終都必須翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序〔成為目標(biāo)程序〕，計(jì)算機(jī)才能“看懂〞，然后逐一執(zhí)行。高級(jí)語(yǔ)言是面向問(wèn)題和計(jì)算過(guò)程的語(yǔ)言，它可通過(guò)于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語(yǔ)句的功能強(qiáng)，常常一個(gè)語(yǔ)句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級(jí)語(yǔ)言編制程序的速度比擬快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語(yǔ)言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機(jī)微控制系統(tǒng)，使用匯編語(yǔ)言可以不用像高級(jí)語(yǔ)言那樣占用較多的存儲(chǔ)空間，適合于存儲(chǔ)容量較小的系統(tǒng)。同時(shí)，本系統(tǒng)對(duì)位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問(wèn)題。MCS―51指令系統(tǒng)的指令長(zhǎng)度較短，它在存儲(chǔ)空間和執(zhí)行時(shí)間方面具有較高的效率，編成的程序占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應(yīng)用要求很適合。而且MCS―51指令系統(tǒng)有豐富的位操作〔或稱位處理〕指令，可以形成一個(gè)相當(dāng)完整的位操作指令子集，這是MCS―51指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)之一。對(duì)于要求反響靈敏與控制及時(shí)的工控、檢測(cè)等實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)以及要求體積小、系統(tǒng)小的許多“電腦化〞產(chǎn)品，可以充分表達(dá)出匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)明、整齊、執(zhí)行時(shí)間短和易于使用的特點(diǎn)[8]。本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復(fù)位應(yīng)答子程序、寫入子程序、以及有關(guān)DS18B20的程序〔初始化子程序、寫程序和讀程序〕。第二節(jié)系統(tǒng)主程序流程圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次，這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度。通過(guò)調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲(chǔ)中的整數(shù)局部與小數(shù)局部分開(kāi)存放在不同的兩個(gè)單元中，然后通過(guò)調(diào)用顯示子程序顯示出來(lái)。其程序流程如圖4.1所示：圖4.1主程序流程圖

第三節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖溫度傳感器采集到的模擬信號(hào)，需經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)后交由單片機(jī)處理。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序流程如圖4.2所示：圖4.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序第四節(jié)溫度采集子程序流程圖溫度采集子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫[9]。DS18B20的各個(gè)命令對(duì)時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時(shí)序才能到達(dá)預(yù)期的目的，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來(lái)的是高位在后低位在前，共有12位數(shù)，小數(shù)4位，整數(shù)7位，還有一位符號(hào)位。溫度采集子程序如圖4.3所示：圖4.3溫度采集子程序

第五節(jié)動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖動(dòng)態(tài)數(shù)碼管按不同方式滾動(dòng)顯示通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)逐位輪流點(diǎn)亮每個(gè)LED圖4.4動(dòng)態(tài)顯示子程序

第六節(jié)控制執(zhí)行子程序流程圖控制執(zhí)行程序是本系統(tǒng)的核心，是實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制過(guò)程中的最主要步驟?？刂茍?zhí)行子程序流程如圖4.5所示：圖4.5控制執(zhí)行子程序

結(jié)論本設(shè)計(jì)是以AT89S51為核心，利用軟硬件相結(jié)合的自動(dòng)控制的典型例子。在單片機(jī)自動(dòng)控制已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活的今天，傳統(tǒng)用模擬電路來(lái)控制溫度的做法，已經(jīng)逐漸被淘汰。這個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的溫度控制方法，為溫度的控制開(kāi)辟了一條新的道路。根據(jù)我國(guó)的科技和工業(yè)水平，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是符合工業(yè)生產(chǎn)的需要。實(shí)現(xiàn)我國(guó)的工業(yè)化，自動(dòng)控制是其中的一個(gè)重要目標(biāo)，自動(dòng)控制系統(tǒng)正廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功知識(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的“冰山一角〞，但它為以后更加智能化、人性化的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，作了鋪墊。因此這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有比擬好的社會(huì)效益。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是為了保證某特定環(huán)境溫度維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，以保證工作系統(tǒng)在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本錢很低，適合大批量生產(chǎn)。對(duì)于本系統(tǒng)的使用者來(lái)說(shuō)，本系統(tǒng)能夠很穩(wěn)定的控制溫度而且穩(wěn)定性很高。只要配上適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅鳎@個(gè)系統(tǒng)便還可以實(shí)現(xiàn)很多領(lǐng)域的溫度自動(dòng)控制。這對(duì)于提高系統(tǒng)的利用率，防止重復(fù)設(shè)計(jì)有很大的幫助的。在本系統(tǒng)的作用下，可以為工作系統(tǒng)提供一個(gè)良好的環(huán)境，使產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量有很大的提高。使得產(chǎn)品的生產(chǎn)本錢降低，從而使系統(tǒng)的使用者獲得的利潤(rùn)提高了。通過(guò)分析說(shuō)明：本系統(tǒng)是一個(gè)性價(jià)比比擬好的系統(tǒng)，不管對(duì)于生產(chǎn)者還是使用者來(lái)說(shuō)，它都可以帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用2004．[2]辜小兵．韓光勇．單片機(jī)與根底應(yīng)用重慶大學(xué)出版社單片機(jī)應(yīng)用金偉正單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用[J][7]趙負(fù)圖．現(xiàn)代傳感器集成電路[M]．人民郵電出版社．2000．[8]何立民．單片機(jī)高級(jí)教程:應(yīng)用與設(shè)計(jì)第2版[M]．北京航天航空大學(xué)出版社．2007．[9]趙蓉．傳感器技術(shù)及應(yīng)用[M]．高等教育出版社．2021．[10]楊忠輝，黃博俊．單芯片8051務(wù)實(shí)與應(yīng)用[M]．中國(guó)水利水電版社．2001.5-P160.[11]宋亞偉，李恒宗．基于DS18B20的溫度測(cè)量系統(tǒng)[J]．機(jī)電工程技術(shù)．2021.9-P47．[12]趙永杰，徐源．溫室測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)．2021.7．[13]周月霞，孫傳友．DS18B20硬件連接及軟件編程[J]．傳感器世界．2001.12．[15]胡朝．基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J]．商場(chǎng)現(xiàn)代化．2021.14．[16]李玉峰．MCS-51系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]．人民郵電出版社．2004．[17]王忠飛．MCS-51單片機(jī)原理及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用[M]．西安電子科技大學(xué)出版社．2021．[18]趙剛，于珍珠．基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)[J]．微計(jì)算機(jī)信息．2007.P146-148.[19]王福瑞．單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M]．電子工業(yè)出版社．2006．[20]MauriceWilkes．ProcessinComputers[R]．PrestigeLectureofCambridge．2004.2.

致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，在這個(gè)過(guò)程中我學(xué)到了很多東西。首先我要感謝我的導(dǎo)師老師，在我完成論文的過(guò)程中，給予了我很大的幫助。在論文開(kāi)始的初期，我對(duì)于論文的結(jié)構(gòu)以及文獻(xiàn)選取等方面都有很多問(wèn)題，同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。最后再一次所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著作者

附錄一、程序代碼ORG0000HTEMPER_LEQU29HTEMPER_HEQU28HFLAG1EQU38H;是否檢測(cè)到DS18B20標(biāo)志位A_BITEQU20H;數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置B_BITEQU21H;數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置XSEQU30HMOVA,#00HMOVP2,AMAIN:LCALLGET_TEMPER;調(diào)用讀溫度子程序MOVA,29HMOVB,ACLRCRLCACLRCRLCACLRCRLCACLRCRLCASWAPAMOV31H,AMOVA,BMOVC,40H;將28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOV29H,ALCALLDISPLAY;調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序AJMPMAIN;這是DS18B20復(fù)位初始化子程序NOPCLRP1.0;主機(jī)發(fā)出延時(shí)537微秒的復(fù)位低脈沖MOVR1,#3TSR1:MOVR0,#107DJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBP1.0;然后拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNBP1.0,TSR3;等待DS18B20回應(yīng)DJNZR0,TSR2LJMPTSR4;延時(shí)TSR3:SETBFLAG1;置標(biāo)志位,表示DS1820存在LJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1;清標(biāo)志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#117TSR6:DJNZR0,TSR6;時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間RET;讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值LCALLINIT_1820;先復(fù)位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET;判斷DS1820是否存在?假設(shè)DS18B20不存在那么返回TSS2:MOVA,#0CCH;跳過(guò)ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820;這里通過(guò)調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒LCALLDISPLAYLCALLINIT_1820;準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOVA,#0CCH;跳過(guò)ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH;發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200;將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HRET;寫DS18B20的子程序有具體的時(shí)序要求WRITE_1820:MOVR2,#8;一共8位數(shù)據(jù)CLRCMOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVP1.0,CMOVR3,#23DJNZR3,$NOPDJNZR2,WR1RET;讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_18200:MOVR4,#2;將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOVR1,#29H;低位存入29HTEMPER_L,高位存入28HTEMPER_HRE00:MOVR2,#8;數(shù)據(jù)一共有8位RE01:CLRCNOPNOPNOPNOPNOPMOVR3,#9RE10:DJNZR3,RE10MOVR3,#23RE20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,ADECR1DJNZR4,RE00RETDISPLAY:CLRCSUBBA,#30JNBCY,T1MOVA,BCLRCSUBBA,#25JNBCY,XIANSHILJMPXIANSHIXIANSHI:MOVA,BMOVB,#10;10進(jìn)制/1010進(jìn)制DIVABMOVB_BIT,A;十位在AMOVA_BIT,B;個(gè)位在BMOVR0,#4CLRC;多加的DPL1:MOVR1,#250;顯示1000次DPLOP:MOVDPTR,#NUMTAB1MOVA,A_BIT;取個(gè)位數(shù)MOVCA,@A+DPTR;查個(gè)位數(shù)的7段代碼MOVP0,A;送出個(gè)位的7段代碼CLRP2.1;開(kāi)個(gè)位顯示ACALLD1MS;顯示1MSMOVDPTR,#NUMTABMOVA,B_BIT;取十位數(shù)MOVCA,@A+DPTR;查十位數(shù)的7段代碼MOVP0,A;送出十位的7段代碼CLRP2.2;開(kāi)十位顯示 ACALLD1MS;顯示1MSJCXSW;多加的MOVA,31HMOVB,#160DIVABMOVXS,BXSW:MOVA,XSMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ACLRP2.0ACALLD1MSSETBC;多加的DJNZR1,DPLOP;250次沒(méi)完循環(huán)DJNZR0,DPL1;4個(gè)250次沒(méi)完循環(huán)RET;1MS延時(shí)按12MHZ算D1MS:MOVR7,#80DJNZR7,$RETNUMTAB:DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，7FH，7FH,7FH,7FH,7FH,7FHNUMTAB1:DB0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFHEND

二、英文文獻(xiàn)ProgressinComputersMauriceWilkesThefirststoredprogramcomputersbegantoworkaround1950.TheonewebuiltinCambridge,theEDSACwasfirstusedinthesummerof1949.Theseearlyexperimentalcomputerswerebuiltbypeoplelikemyselfwithvaryingbackgrounds.Weallhadextensiveexperienceinelectronicengineeringandwereconfidentthatthatexperiencewouldstandusingoodstead.Thisprovedtrue,althoughwehadsomenewthingstolearn.Themostimportantofthesewasthattransientsmustbetreatedcorrectly;whatwouldcauseaharmlessflashonthescreenofatelevisionsetcouldleadtoaseriouserrorinacomputer.Asfarascomputingcircuitswereconcerned,wefoundourselveswithanembracerich.Forexample,wecouldusevacuumtubediodesforgatesaswedidintheEDSACorpentodeswithcontrolsignalsonbothgrids,asystemwidelyusedelsewhere.Thissortofchoicepersistedandthetermfamiliesoflogiccameintouse.ThosewhohaveworkedinthecomputerfieldwillrememberTTL,ECLandCMOS.Ofthese,CMOShasnowbecomedominant.Inthoseearlyyears,theIEEwasstilldominatedbypowerengineeringandwehadtofightanumberofmajorbattlesinordertogetradioengineeringalongwiththerapidlydevelopingsubjectofelectric.DubbedintheIEEperlyrecognizedasanactivityinitsownright.Irememberthatwehadsomedifficultyinorganizingaconferencebecausethepowerengineers’waysofdoingthingswerenotourways.AminorsourceofirritationwasthatallIEEpublishedpaperswereexpectedtostartwithalengthystatementofearlierpractice,somethingdifficulttodowhentherewasnoearlierpracticeConsolidationinthe1960sBythelate50sorearly1960s,theheroicpioneeringstagewasoverandthecomputerfieldwasstartingupinrealearnest.Thenumberofcomputersintheworldhadincreasedandtheyweremuchmorereliablethantheveryearlyones.Tothoseyearswecanascribethefirststepsinhighlevellanguagesandthefirstoperatingsystems.Experimentaltime-sharingwasbeginning,andultimatelycomputergraphicswastocomealong.Aboveall,transistorsbegantoreplacevacuumtubes.Thischangepresentedaformidablechallengetotheengineersoftheday.Theyhadtoforgetwhattheyknewaboutcircuitsandstartagain.Itcanonlybesaidthattheymeasuredupsuperblywelltothechallengeandthatthechangecouldnothavegonemoresmoothly.Soonitwasfoundpossibletoputmorethanonetransistoronthesamebitofsilicon,andthiswasthebeginningofintegratedcircuits.Astimewenton,asufficientlevelofintegrationwasreachedforonechiptoaccommodateenoughtransistorsforasmallnumberofgatesorflipflops.Thisledtoarangeofchipsknownasthe7400series.Thegatesandflipflopswereindependentofoneanotherandeachhaditsownpins.Theycouldbeconnectedbyoff-chipwiringtomakeacomputeroranythingelse.Thesechipsmadeanewkindofcomputerpossible.Itwascalledaminicomputer.Itwassomethinglessthatamainframe,butstillverypowerful,andmuchmoreaffordable.Insteadofhavingoneexpensivemainframeforthewholeorganization,abusinessorauniversitywasabletohaveaminicomputerforeachmajordepartment.Beforelongminicomputersbegantospreadandbecomemorepowerful.Theworldwashungryforcomputingpowerandithadbeenveryfrustratingforindustrynottobeabletosupplyitonthescalerequiredandatareasonablecost.Minicomputerstransformedthesituation.Thefallinthecostofcomputingdidnotstartwiththeminicomputer;ithadalwaysbeenthatway.ThiswaswhatImeantwhenIreferredinmyabstracttoinflationinthecomputerindustry‘goingtheotherway’.Astimegoesonpeoplegetmorefortheirmoney,notless.ResearchinComputerHardware.ThetimethatIamdescribingwasawonderfuloneforresearchincomputerhardware.Theuserofthe7400seriescouldworkatthegateandflip-floplevelandyettheoveralllevelofintegrationwassufficienttogiveadegreeofreliabilityfarabovethatofdiscreettransistors.Theresearcher,inauniversityorelsewhere,couldbuildanydigitaldevicethatafertileimaginationcouldconjureup.IntheComputerLaboratorywebuilttheCambridgeCAP,afull-scaleminicomputerwithfancycapabilitylogic.The7400serieswasstillgoingstronginthemid1970sandwasusedfortheCambridgeRing,apioneeringwide-bandlocalareanetwork.PublicationofthedesignstudyfortheRingcamejustbeforetheannouncementoftheEthernet.Untilthesetwosystemsappeared,usershadmostlybeencontentwithteletype-basedlocalareanetworks.Ringsneedhighreliabilitybecause,asthepulsesgorepeatedlyroundthering,theymustbecontinuallyamplifiedandregenerated.Itwasthehighreliabilityprovidedbythe7400seriesofchipsthatgaveusthecourageneededtoembarkontheprojectfortheCambridgeRing.TheRISCMovementandItsAftermathEarlycomputershadsimpleinstructionsets.Astimewentondesignersofcommerciallyavailablemachinesaddedadditionalfeatureswhichtheythoughtwouldimproveperformance.Fewcomparativemeasurementsweredoneandonthewholethechoiceoffeaturesdependeduponthedesigner’sintuition.In1980,theRISCmovementthatwastochangeallthisbrokeontheworld.ThemovementopenedwithapaperbyPattersonandDitzelentitledTheCasefortheReducedInstructionsSetComputer.Apartfromleadingtoastrikingacronym,thistitleconveyslittleoftheinsightsintoinstructionsetdesignwhichwentwiththeRISCmovement,inparticularthewayitfacilitatedpipelining,asystemwherebyseveralinstructionsmaybeindifferentstagesofexecutionwithintheprocessoratthesametime.Pipeliningwasnotnew,butitwasnewforsmallcomputersTheRISCmovementbenefitedgreatlyfrommethodswhichhadrecentlybecomeavailableforestimatingtheperformancetobeexpectedfromacomputerdesignwithoutactuallyimplementingit.Irefertotheuseofapowerfulexistingcomputertosimulatethenewdesign.Bytheuseofsimulation,RISCadvocateswereabletopredictwithsomeconfidencethatagoodRISCdesignwouldbeabletoout-performthebestconventionalcomputersusingthesamecircuittechnology.Thispredictionwasultimatelybornoutinpractice.Simulationmaderapidprogressandsooncameintouniversalusebycomputerdesigners.Inconsequence,computerdesignhasbecomemoreofascienceandlessofanart.Today,designersexpecttohavearoomfulof,computersavailabletodotheirsimulations,notjustone.Theyrefertosucharoomfulbytheattractivenameofcomputerfarm.Thex86InstructionSetLittleisnowheardofpre-RISCinstructionsetswithonemajorexception,namelythatoftheIntel8086anditsprogeny,collectivelyreferredtoasx86.ThishasbecomethedominantinstructionsetandtheRISCinstructionsetsthatoriginallyhadaconsiderablemeasureofsuccessarehavingtoputupahardfightforsurvival.Thisdominanceofx86disappointspeoplelikemyselfwhocomefromtheresearchwings.Bothacademicandindustrial.Ofthecomputerfield.Nodoubt,businessconsiderationshavealottodowiththesurvivalofx86,butthereareotherreasonsaswell.Howevermuchweresearchorientedpeoplewouldliketothinkotherwise.Highlevellanguageshavenotyeteliminatedtheuseofmachinecodealtogether.Weneedtokeepremindingourselvesthatthereismuchtobesaidforstrictbinarycompatibilitywithprevioususagewhenthatcanbeattained.Nevertheless,thingsmighthavebeendifferentifIntel’smajorattempttoproduceagoodRISCchiphadbeenmoresuccessful.Iamreferringtothei860notth